谈谈矿山玻璃钢锚杆破断问题

随着煤矿开采条件的日益复杂，矿山玻璃钢锚杆支护技术得到了快速发展和大范围的推广应用。针对深部高应力、冲击地压、强烈采动影响等复杂困难巷道，近几年大力发展了高预应力强力支护技术，所使用的矿山玻璃钢锚杆强度由335MPa、400MPa发展到500MPa、600MPa及更高。强力支护取得了良好效果，但个别矿区也出现了矿山玻璃钢锚杆杆体断裂问题。

矿山玻璃钢锚杆的工作环境

煤矿井下环境复杂，不但温度、湿度多变，空气、矿井水等介质的组成成分更是复杂。钢矿山玻璃钢锚杆作为一种金属制品，首先要受到其所在环境的腐蚀，主要包括大气腐蚀、水腐蚀和介质腐蚀。

大气腐蚀是材料受大气中所含的水分、氧气和腐蚀性介质的联合作用而引起的破坏，往往在金属表面生成疏松的氧化物层而损耗金属。由于井下的特殊环境，井下常见的气体除了氮气、氧气外，还有CH4、CO、CO2、H2S、NO2、SO2等有害气体。这些气体与氧气、水蒸气等共同作用，加剧矿山玻璃钢锚杆等金属制品的腐蚀。

开采过程中会揭露或引入地下水，高矿化度水中SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、HCO3-等离子浓度较大，水质多数呈中性或偏碱性。我国煤矿高矿化度矿井水的含盐量一般为1000-4000mg/L，潞安矿区、神东矿区、淮南矿区等都是高矿化度水矿区。

井下气体、水与煤岩等介质共同作用，可以对金属产生较大的腐蚀。如煤矿环境中S元素对金属产生危害较大，能加速金属的腐蚀。环境因素是应力腐蚀发生的一个重要条件。

矿山玻璃钢锚杆受力特点

矿山玻璃钢锚杆支护的设计初衷是矿山玻璃钢锚杆通过受拉提供初始预紧力和支护阻力，从而加固围岩。但实际工作时矿山玻璃钢锚杆的受力状态十分复杂，不但要承受拉伸，还要承受扭转、弯曲、剪切及其组合作用。特别是常用的螺纹钢矿山玻璃钢锚杆具有横肋结构，在横肋处容易出现应力集中，数值模拟也显示横肋根处的应力远高于杆体内部。

主要断裂形态

断裂分为韧性断裂和脆性断裂，这二者均为井下常见的矿山玻璃钢锚杆断裂方式。但矿山玻璃钢锚杆断裂很少是单纯的脆性或韧性断裂，大部分是复合断裂形态，但存在主要断裂形式。因此，常说的脆性断裂和韧性断裂均是指其主要断裂形式。

近几年的工程实践发现，高强度矿山玻璃钢锚杆在断裂的方式和断裂机制上同低强度矿山玻璃钢锚杆有一定的差异。在低强度支护阶段，矿山玻璃钢锚杆的主要破断形式为拉伸载荷不足导致的拉破断，断口有明显的颈缩。随着开采条件的复杂化，为实现高强度支护，矿山玻璃钢锚杆的材质、加工工艺及初始受力形式都发生了大的变化，强度的提高一定程度降低了杆体的韧塑性，高预应力的施加改变了杆体的初始工作状态。

但随着我国煤矿开采条件的日益复杂，高强度支护是不可逆转的趋势，而矿山玻璃钢锚杆也面临着越来越多的失效问题。

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